【摘要】本文從主流的音頻IP網(wǎng)絡技術和協(xié)議展開論述，結合海口廣播電視臺廣播播出實際，新系統(tǒng)建設應立足于：既要注重安全、也要尊從已有管理模式，更要著眼未來，提升發(fā)展和效率并重。海口廣播電視臺廣播總控和播控系統(tǒng)以基帶音頻矩陣為主通路，以符合AES67標準AOIP互聯(lián)互通為備通路，發(fā)揮IP網(wǎng)絡的優(yōu)勢。創(chuàng)新地將海口廣播電臺各業(yè)務單元，從信號接入、制作，到播出、監(jiān)控，以及調(diào)度和管理等統(tǒng)一到一個管理平臺，既提升安全播出水平，也在繼承傳統(tǒng)業(yè)務習慣的基礎上，提升了管理和工作效率。
【關鍵詞】廣播節(jié)目 總控 AOIP
一．項目基本情況介紹
海口廣播電視臺廣播播控系統(tǒng)負責全臺4套廣播節(jié)目，共7套直播間（4套標準直播間+3套戶外直播間）、4路外來信號的調(diào)度采集、信號監(jiān)測分析、報警、監(jiān)測、監(jiān)控、監(jiān)聽、記錄、應急切換、大屏幕顯示、機房以及設備管理等功能,并將節(jié)目播出信號傳輸至發(fā)射系統(tǒng)及相關監(jiān)測系統(tǒng)。
新構建的系統(tǒng)是一個基于先進數(shù)字音頻信號網(wǎng)絡化傳輸監(jiān)控技術平臺的智能新型主控檢測系統(tǒng)平臺，要求滿足海口廣播電視臺在廣播節(jié)目的播出、信號調(diào)配、信號傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)中進行人工和智能化監(jiān)測與控制的需要，并能面向今后傳統(tǒng)廣播播出轉向新媒體播出發(fā)展的需要。在設計該系統(tǒng)方案時，需要充分考慮海口廣播電視臺廣播節(jié)目的各項播出需求，新建的廣播播控系統(tǒng)平臺應建設成為以數(shù)字化、網(wǎng)絡化播出為核心，構建智能化播出監(jiān)控為一體的數(shù)字網(wǎng)絡化全臺播出主控平臺。
二．項目設計目標
依據(jù)國家廣電總局《廣播電臺數(shù)字化網(wǎng)絡化建設白皮書》為指導，系統(tǒng)核心設備必須使用數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的廣播級專業(yè)音頻設備，系統(tǒng)應具有不低于安全播出級（24bit48kHz音頻質(zhì)量）高質(zhì)量播出、監(jiān)聽和應急代播信號。同時具有高可靠性、高穩(wěn)定性、高可用性、高度智能化、無干擾和易擴展。使項目建成一個操作人性化、功能完善、可個性化定制的智能監(jiān)控的播控傳輸系統(tǒng)，提高電臺的安全播出水平和效率。
伴隨著數(shù)字信號處理與計算機技術的不斷發(fā)展，廣播和電視的制作、播出、播控正在向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、自動化方向轉換。尤其是AES67標準的出現(xiàn)（該標準于2013年9月正式頒布，取名為AES67-2013（AESstandardforaudioapplicationsofnetworks-High-performancestreamingaudio-over-IPinteroperability），此后又經(jīng)過了修訂，最新版本是AES67-2015。）AoIP的出現(xiàn)為專業(yè)音頻走向IT掃清了最后的障礙，是融入IT大家庭的入場券，專業(yè)音頻因此也能共享到IT發(fā)展帶來的種種福利和變革。
通過IP可將萬物聚為一體，并連接云計算和大數(shù)據(jù)，發(fā)揮出不可想象的功效，IP也是開啟人工智能時代的一把鑰匙。
IP化已是不可抗拒的潮流，IT思維已開始滲透到了每一個行業(yè)，這種跨界發(fā)展的結果，對我們廣電行業(yè)將產(chǎn)生顛覆性的影響，甚至推倒重建。
在廣播的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、IT化已經(jīng)是一種不可逆轉的趨勢下。新系統(tǒng)的搭建必將基于AES67為標準的廣播總控。
總控系統(tǒng)將以國際主流的AOIP、數(shù)字、模擬等多種方式的傳輸來搭建。為適應這一網(wǎng)絡化、數(shù)字化需求，系統(tǒng)核心設備采用配有基于AES67標準的AOIP接口。
支持AES67協(xié)議的產(chǎn)品很多，各廠家的產(chǎn)品雖說也能相互打通，但各家還有各家的功能，軟件界面也不盡相同，所以，我們在搭建系統(tǒng)時還要認真考慮選用最適合我臺的協(xié)議（產(chǎn)品）來組建我們的AOIP系統(tǒng)。
Dante來自澳大利亞Audinate公司，是目前使用范圍最廣、擁有產(chǎn)品數(shù)量最多的AoIP技術（有超過300家授權廠商和800余種相關產(chǎn)品，其中也包括Hamann、Yamaha等）。Dante使用IEEE1588來進行音頻時鐘的同步，使用UDP進行音頻數(shù)據(jù)流的傳輸并同時支持單播和組播；Dante擁有一整套完整的管理機制和流程：包括設備發(fā)現(xiàn)和配置、音頻流的路由和切換、系統(tǒng)故障診斷和主備冗余等；虛擬聲卡（Dante-virtual-soundcard）能將PC或MAC通過本機網(wǎng)口轉換為Dante設備，省去轉接環(huán)節(jié)而直接進行多音軌的錄放；Dante在千兆網(wǎng)實測通道數(shù)（48kHz/24bit）超過400個，單跳時延最短為168.8μs。Audinate自身并不研發(fā)和制造音頻設備，只出售核心板卡（BrooklynII）和芯片（Ultimo）給授權客戶并提供開發(fā)支持，成熟的解決方案和便捷的開發(fā)流程使眾多的音頻廠商很快將他們的產(chǎn)品升級成支持Dante的新設備，大大加速了Dante推廣的進程，這正是Audinate成功的秘訣；同時，用戶還得到了額外的福利：由于使用相同的接口板卡和芯片、使用同一管理軟件DanteController，不同廠商設備間的互聯(lián)變得非常方便，兼容性也比較好（見圖1）。
圖1Audinate統(tǒng)一提供的Dante軟硬件
目前專業(yè)市場能見到的AoIP體系主要還包括以下幾家（見圖2）。
圖2其他AoIP體系的標識
·RAVENNA：RAVENNA由著名調(diào)音臺制造商LAWO旗下的AlCNetworkX于2010年9月正式對外發(fā)布。與CobraNet和Dante不同的是，RAVENNA一開始就是一個完全公開的AoIP協(xié)議，RAVENNA幾乎具備了現(xiàn)代AoIP的全部技術特征，并成為AES67的制訂基礎。可惜的是，RAVENNA的使用者只局限于少數(shù)領域，并不被演藝行業(yè)的擴聲技術人員所了解。
·Livewire+：Livewire首次亮相于2003年的NAB展，被視為最早的AoIP系統(tǒng)，歸屬于Telos聯(lián)盟的AxialAudio，之后與RAVENNA合作并升級為Livewire+。Livewire+目前也主要在Telos聯(lián)盟內(nèi)各子公司使用，并在廣播電視市場占有一席之地。
·Q-LAN：Q-LAN是美國QSC音頻產(chǎn)品有限公司為Q-Sys音頻網(wǎng)絡處理平臺開發(fā)的第三代AoIP專有技術，相關產(chǎn)品包括Q-SysCore核心處理單元、I/O接口單元以及管理軟件等，主要應用場合是包括迪斯尼在內(nèi)的園區(qū)擴聲系統(tǒng)。
·Wheatnet-IP：Wheatnet-IP是美國惠斯登（Wheatstone）公司自用的AoIP協(xié)議。Wheatstone的核心業(yè)務是研發(fā)和制造各類數(shù)字調(diào)音臺及相關傳輸處理設備。
而AES67只解決了AoIP流的對接問題，在控制層面上卻存在較大的空白，AES67僅定義了涉及AoIP互聯(lián)互通的最基本部分，解決的也只是最簡單的單播和組播流的對接，并不是AoIP的全部。與AES/EBU、MADI等傳統(tǒng)數(shù)字音頻接口技術相比，AoIP復雜得多，涉及設備發(fā)現(xiàn)與配置、信號調(diào)度、監(jiān)聽監(jiān)測、診斷分析、冗余備份等諸多方面，需要一整套完善的網(wǎng)絡管理機制，對于這些AES67并沒有給出明確的說明，目前仍需要各個AoIP體系自己去定義和實施，比如Dante只是開放了部分BrooklynII節(jié)點去發(fā)送和接收第三方的AES67音頻流，除此之外，保存了原有的完整架構不變。目前已有RAVENNA、Livewire+、Dante、Q-Sys、Wheatnet-IP等幾乎全部主要的AoIP體系正式宣布支持AES67。從這種意義上來說，AES67更傾向于用在不同AoIP系統(tǒng)之間作橋接，而不是只用AES67就能獨立構造完整的AoIP應用系統(tǒng)（見圖3）。
圖3AES67的應用方式示例
正是由于以上的原因，這些技術由不同廠商和機構在世界各地獨自研發(fā)制訂的，盡管都使用了類似的核心協(xié)議，如IEEE1588、RTP/UDP等，以及都支持了AES67協(xié)議，但由于技術路線與細節(jié)的差異，它們彼此之間還不是完全一致。所以，我們在選擇設備時還是要盡量選擇同一協(xié)議產(chǎn)品，有利于系統(tǒng)的可靠性和使用的方便性。
在整體系統(tǒng)的搭建上，我們著重考慮到系統(tǒng)的安全和可操控性，以及我臺值班技術人員實際情況，經(jīng)過反復甄別，我們采用了傳統(tǒng)與IP相結合的總控系統(tǒng)。如圖所示，我們以AOIP流作為傳輸、切換主路徑來搭建框架，并保留了AES信號鏈路作為進行傳輸和切換處理的主要手段，同時AOIP承擔整個系統(tǒng)的監(jiān)測。這樣，既保存了傳統(tǒng)系統(tǒng)的安全可靠和技術操作人員的操作習慣，降低了技術人員對IT知識的要求，同時也涵蓋了AOIP系統(tǒng)的所有優(yōu)勢，為系統(tǒng)的未來留有足夠的發(fā)展空間。
三．設備的選型
在核心設備的選擇上，我們也充分考慮的系統(tǒng)最大限度地兼容性。如矩陣，我們選用了STUDERrouter3000+AOIP卡(至少支持DANTE，LIVEWIRE+，RAVENNA三種以上傳輸協(xié)議)。矩陣采用網(wǎng)絡化、模塊化設計，可靈活的根據(jù)需要配置輸入輸出模塊，以及支持國際主流的AOIP設備（第三方設備）隨時無縫接入。整個系統(tǒng)（包括直播室、語錄室、演播室、錄音棚等）將以AOIP信號流為構架，通過AoIP網(wǎng)絡實現(xiàn)音頻信號的互通。同時仍需AES與模擬音頻輸入輸出。本次系統(tǒng)，我們選用了DANTEAOIP協(xié)議。
為了系統(tǒng)的安全可靠，AOIP主網(wǎng)絡使用兩臺千兆以太網(wǎng)交換機組成的主備冗余網(wǎng)絡。要求總控主要設備自身支持冗余網(wǎng)絡備份、主備電源。
四．項目設計原則
1.可靠性
系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全可靠。
系統(tǒng)軟件具有容錯能力。
系統(tǒng)具有自動及手動切換功能。
系統(tǒng)應提供完善的、便于操作的應急措施(包括規(guī)范的應急跳線系統(tǒng))。
主、備系統(tǒng)應具備完善的各環(huán)節(jié)信號調(diào)度功能，具有多點信號、設備狀態(tài)、環(huán)境狀況的自動檢測、報警功能，以便能準確判別系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的工作狀態(tài)，及時采用備份系統(tǒng)或應急系統(tǒng)，確保安全優(yōu)質(zhì)播出。
2.合理性
系統(tǒng)結構合理，操作簡單，便于維護（支持熱插拔，在線維護）。
減少有源環(huán)節(jié)和暫時不必要的環(huán)節(jié)，提高系統(tǒng)可靠性。
設備擺放結構合理，方便操作，
符合人體工程學設計。
在滿足所有功能和要求的前提下，充分考慮性價比。
3.實用性
符合廣播電臺業(yè)務的工作流程。
符合廣播電臺技術的總體架構。
系統(tǒng)設備不僅滿足功能需求，而且要有實用價值。
4.先進性
系統(tǒng)結構采用具有代表性和可替換性的AOIP構架，適合今后發(fā)展。
技術指標高、信號處理能力強。
國際主流數(shù)據(jù)格式及傳輸方式。
5.靈活性
系統(tǒng)便于升級與擴展，為今后的發(fā)展留有空間。
根據(jù)實際需求，隨時可以改變應用模式和系統(tǒng)架構。
避免重復投資。
6.采取人機分離布局
對工作人員場所和主要設備機房的室溫和濕度分別控制，不僅是人性化考慮，而且有利于設備在良好的環(huán)境中安全運行。
人機分離可減少人員和設備的接觸機會，提供清潔的機房環(huán)境，確保設備的可靠運行。
工作人員場所消除了巨大的設備運行噪聲，使技術人員能更專心、靜心地監(jiān)聽、監(jiān)測播出信號。
五．系統(tǒng)主要功能說明
1.總控框圖
圖4
2.系統(tǒng)傳輸鏈路的多重保障
圖5
通過自動6選1輸出一路信號至手動2選1，通過2選1輸出，接入無源1分2，分別送入帶有DANTE接口的分布式網(wǎng)絡矩陣做數(shù)字音分，分出的信號分別送入發(fā)射，慢錄，返送等。系統(tǒng)中此設備采用了主備結構，以增強系統(tǒng)的可靠性。同時，也可以看到，當手動2選1之前的設備全出現(xiàn)故障，在最后一級的AOIP設備也可以甩開前面的信號，通過DANTE來直接調(diào)用故障前的播出信號，切到輸出點，保證信號無中斷。系統(tǒng)中加入手動2選1，主要是預防自動六選1出現(xiàn)故障，或直播室延時器出現(xiàn)故障后直播室無延時信號輸出，通過簡單的2選1手動切換來解決6選1設備及延時器引起的單點故障。保障了系統(tǒng)的安全性。此手動2選1設備采用主用信號無源連接和切換，有源控制，斷電直通的設計理念。非常可靠，并具有輸入信號顯示，直觀，好用。
3.返送直播室有四重保障：
（1）主矩陣輸出的AES信號送直播室
（2）備矩陣輸出的AES信號送直播室
（3）主矩陣AOIP信號送直播室
（4）備矩陣AOIP信號送直播室
圖6
由上圖6可以看到，（1）總控信號可以通過4個不同的路徑送到直播室，所以，無論哪個節(jié)點出現(xiàn)單點故障，都不影響返送信號送抵直播室。（2）圖中選用了一個二選一的設備，目的是減少值班人員的技術難度，當主矩陣出現(xiàn)故障，值班人員可以通過二選一的一鍵切換，直接切入備矩陣的信號送各直播間。這種傻瓜式的操作解決了我臺值班人員技術相對簿弱的難題。
4.總控監(jiān)測主要界面（如圖7）
圖7
5.STUDERAOIP接口箱（如圖8）
圖8
六．總控的二期開發(fā)
此次項目由于經(jīng)費緊，時間急，沒有對發(fā)射機及調(diào)音臺等進行監(jiān)控。有待下次完善。
例：調(diào)音臺具有可監(jiān)控功能，支持第三方系統(tǒng)遠程控制和狀態(tài)監(jiān)測。
圖9
七．系統(tǒng)要點
系統(tǒng)傳輸采用主備鏈路。
選用可靠的主流產(chǎn)品。
關鍵設備（4/6選1,數(shù)字音分等）都采用雙電源，斷電第一路直通。
系統(tǒng)簡潔，直觀，維護方便。
八．結語
我們認為，先進的技術要落地生根，必須既要符合安全播出的要求，也要滿足海口廣播電視臺廣播業(yè)務的發(fā)展需要。總控和播控系統(tǒng)以基帶音頻矩陣為主通路，適合于安全播出的要求，操作便捷；備通路基于AES67標準AOIP互聯(lián)互通建設，既可以作為備份，更可以發(fā)揮IP網(wǎng)絡的優(yōu)勢；結合使用實際，部署一套符合我們使用要求的應用管理至關重要。這三方面的結合，將業(yè)務單元統(tǒng)一到一個管理平臺，安全、管理和效率均得到有效提升，正符合我們的設計初衷。